Otimização da produção de enzimas amilolíticas por macromicetos para aplicação na indústria de alimentos

Orientadora: Profª. Dr ª. Michele Rigon SpierCoorientadora: Profª. Dr.ª Tirzhá Lins Porto DantasDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos. Defesa : Curitiba, 04/04/2018Inclui referências: p.67-82Resumo: As amilases são enzimas com amplas aplicações industriais, as quais podem ser produzidas por basidiomicetos saprófitos, não patogênicos, atraindo grande interesse comercial, devido à facilidade de cultivo e produção enzimática extracelular. A seleção de cepas de basidiomicetos com maior potencial na produção de enzimas amilolíticas (?-amilase e glucoamilase) por cultivo submerso foi realizada utilizando 12 cepas. A cepa que apresentou maior potencial de produção de amilases foi Coprinus comatus (2,31 U·mL-1 em 48 horas de cultivo). Esta pesquisa é uma das poucas que avalia o potencial de basidiomicetos para a produção de amilases em cultivo submerso e a primeira reportada na literatura que avalia quantitativamente C. comatus. Em seguida, realizou-se um delineamento do tipo Plackett-Burman 11/12 para a seleção de variáveis significativas. Três fatores apresentaram efeito significativo (p<0,05) para ?-amilase e glucoamilase: amido, ureia e Fe2(SO4)3. O incremento da produção utilizando o Delineamento Composto Central Rotacional foi de 180% para ?-amilase e 1184% para glucoamilase, ao qual resultou na obtenção de dois modelos representados pelas superfícies de resposta para ambas enzimas. Na cinética final foi obtida atividade máxima em 48 horas para ?-amilase (5,84 U·mL-1; 213 U·mg-1) e em 44 horas para glucoamilase (8,87 U·mL-1; 147,93 U·mg-1). C. comatus apresentou produtividade para ?-amilase de 0,12 U·mL-1·h- 1, em 48 horas de cultivo com fator de conversão de substrato em biomassa (YAX/S) de 0,02 g de biomassa (gdb). g-1 de substrato (gds), de substrato em enzima (YAP/S) de 508,34 U·gds-1 e de biomassa em enzima (YAP/X) de 25532,55 U·g-1. No meio para produção de glucoamilase esta cepa apresentou YGX/S foi de 0,02 gdb·gds-1, YGP/S de 766,20 U·gds-1 e YGP/X de 37744,54 U·g-1, com produtividade de 0,20 U·mL-1.h-1 no pico de atividade. As enzimas foram caracterizadas quanto ao pH, temperatura de reação e íons metálicos. O pH e temperatura ótimos para ?-amilase foram de 6,5 e 50ºC. Para a glucoamilase foram encontrados pH e temperatura ótimos igual a 6,0 e 50ºC. A presença do íon Mg2+ aumentou significativamente a produção de ?-amilase (43,16%). Por sua vez, glucoamilase teve um aumento de 168,46% na presença de íon Mn2+ e 157% na presença de Ca2+. A otimização da atividade enzimática de C. comatus aumentou a atividade de ?-amilase em 153% em relação a atividade obtida na seleção e para glucoamilase houve um aumento de 2234%. Palavras-chave: Basidiomicetos; ?-amilase; Glucoamilase; Bioprocessos; Parâmetros cinéticos;Abstract: Amylases are enzymes with broad industrial applications, which can be produced by non-pathogenic saprophytic basidiomycetes, attracting great commercial interest due to the ease of cultivation and extracellular enzymatic production. The selection of basidiomycete strains with greater potential for the production of amylolytic enzymes (?-amylase and glucoamylase) via submerged culture was carried out using 12 strains. The strain with the highest potential to produce amylases was Coprinus comatus (2,31 U·mL-1 in 48 hours of culture). This research is one of the few that evaluates the potential of basidiomycetes for the production of amylases in submerged culture and the first one reported in the literature that quantitatively evaluates C. comatus. Next, a Plackett-Burman Screening Design 11/12 was carried out to select the significant variables. Three factors presented significant effect (p